随着现代工业与科学技术的快速发展,在许多特殊领域,对温度测量技术提出了新的要求。传统的液体温度计、热电偶温度传感器、比色温度计、红外测温仪等测量方法,无法很好地适用于某些特定领域的温度非接触实时测量。因此,研究发展新型的温度测量技术及系统,不仅具有重要的学术意义,而且在诸多领域具有广泛的实用价值。近年来,国内外开展了将声表面波(SAW)器件用于无线传感技术的研究,其中,利用SAW器件的谐振频率随温度变化的特性,可以实现温度的非接触无线测量。为此,本文将SAW谐振器和现场可编程门阵列(FPGA)相结合,开展了基于SAW谐振器和FPGA的非接触实时测温技术及系统研究。论文的主要研究内容和研究成果如下：本文提出和发展了一种基于SAW谐振器和FPGA的非接触实时测温新方法。该方法采用SAW谐振器作为温度传感器,根据谐振频率随温度变化的特性实现温度的非接触实时传感；利用信号发射集成芯片与信号接收集成芯片,提高了信号收发与处理电路的集成度和稳定性；首次采用FPGA开发板,以振幅键控方式(ASK)而不是机械开关切换的方式,实现发射信号与接收信号之间的高速切换,并使强发射信号不再对微弱的接收信号产生干扰,显著提高了系统的响应速度和测量性能。研究建立了一套新型的非接触温度实时测量与监控系统。该系统由FPGA开发板、ASK控制端口、信号发射与功率放大电路模块、射频发射与接收天线、SAW温度传感器、信号接收与差频电路模块、计算机及软件等部分组成。当FPGA输出的ASK控制信号为高电平时,信号发射电路模块产生中心频率约为433MHz的高频发射信号,通过功率放大模块将信号放大到10 mW左右,由工字形天线发射出去(TS信号);SAW谐振器上的螺旋形天线接收到此信号后,通过叉指换能器(IDT)激励SAW谐振器产生声表面波。当ASK信号变为低电平时,TS信号瞬间停止发射,但SAW谐振器谐振产生的声表面波仍将持续一小段时间,并通过与SAW谐振器相连的螺旋天线发射出去,被工字天线接收(RS信号)。信号接收与差频电路将该信号与本征信号进行差频,得到的中频信号(IS信号)可以直接由A/D接口采样输入到FPGA模块,并经FPGA数据处理后传输到计算机,编写的软件将IS信号进行快速傅里叶变换(FFT),得到频率fIs；该频率值与被测对象的温度一一对应,据此即可实时测量和监控温度值。对研制的基于SAW与FPGA的无线温度测量与监控系统开展了性能实验研究,用恒温板对不同温度下SAW温度传感器的谐振频率进行测定,实验结果表明,该系统可测量的最高温度达120℃,谐振频率一温度系数平均值为-5.7 kHz/℃,温度测量分辨率优于0.50℃。利用该系统对大功率激光器的温度进行了非接触实时测量与监控,得到满意的实验结果,证明该系统具有非接触、实时、精度高等优点,为实现光电、机电、机械、电力电子等设备的实时温度测量、监控及安全报警等提供了新的方法与途径。